珍珠號立方衛星之結構分析

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姓名

黃偉豪(Wei-Hao Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學與工程研究所

論文名稱

珍珠號立方衛星之結構分析
(PEARL CubeSat Structure Analyze)

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摘要(中)

本文目的為對珍珠號(Propagation Experiment using Kurz-Above-band Radio in Low earth orbit, PEARL)系列立方衛星進行結構分析，主要對搭載鐳洋科技研發的K/Ka-band通訊實驗酬載（K/Ka-band Communication Payload, KCP）與國立中央大學太空酬載實驗室研製的CIP（Compact Ionosphere Probe）科學酬載，以及對搭載創未來科技的通訊酬載（Communication Payload, CPL）與鴻海科技集團的相機模組的PEARL-1C及PEARL-1H這兩枚立方衛星進行分析。珍珠號立方衛星預計使用SpaceX的獵鷹9號火箭部署至距地表550公里的低地球軌道（Low Earth Orbit, LEO）執行任務，其軌道形式為太陽同步軌道（Sun Synchronous Orbit, SSO），因此本文將著重於分析發射環境對珍珠號所施加的各式外力，以及其在任務軌道上的軌道熱模擬，以評估珍珠號的結構設計是否能通過發射環境及太空環境的考驗。

摘要(英)

The purpose of this paper is to analyze the structure of the Pearl (Propagation Experiment using Kurz-Above-band Radio in Low earth orbit, PEARL) series cube satellites, It is mainly equipped with the K/Ka-band communication experimental payload (K/Ka-band Communication Payload, KCP) developed by RAPIDTEK TECHNOLOGIES INC. and the CIP (Compact Ionosphere Probe) scientific payload developed by the Space Payload Laboratory of National Central University, and Analyze these two CubeSats, PEARL-1C and PEARL-1H, equipped with the Communication Payload (CPL) of Tron Future Technology and the camera module of Foxconn Technology Group. The PEARL CubeSat is expected to use SpaceX′s Falcon 9 rocket to deploy to a low earth orbit (Low Earth Orbit, LEO) mission 550 kilometers above the Earth’s surface, and its orbit is in the form of a sun synchronous orbit (Sun Synchronous Orbit, SSO). Therefore, this paper will focus on analyzing the various external forces exerted by the launch environment on the PEARL, as well as its orbital thermal simulation on the mission orbit, to assess whether the structural design of the Pearl can pass the test of the launch environment and the space environment.

關鍵字(中)

★ 珍珠號
★ 立方衛星
★ 結構
★ 結構分析

關鍵字(英)

★ PEARL
★ Cubesat
★ Structure
★ Structure analyze

論文目次

摘要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 xii
一、緒論 1
1.1 珍珠號任務 1
1.2 珍珠號1C&1H 1
1.2.1 座標系統 1
1.2.2 PEARL固裝方式 3
1.2.3 PEARL-1C與1H差異 5
1.3 研究目標 6
二、珍珠號衛星結構分析 6
2.1 分析項目 6
2.2 火箭環境測試規格 6
2.2.1 自然頻率 7
2.2.2 靜力負載(Static Load) 7
2.2.3 隨機振動(Random Vibration) 9
2.3 有限元素分析法(Finite Element Model, FEM) 10
2.4 簡化模型 11
2.4.1 應力分析用簡化模型 12
2.4.2 熱分析用簡化模型 13
三、分析模擬與結果 15
3.1 自然頻率 15
3.1.1 珍珠號1C自然頻率 16
3.1.2 珍珠號1H自然頻率 17
3.2 靜力分析(Static Load) 18
3.2.1 珍珠號1C靜力分析 19
3.2.2 珍珠號1H靜力分析 35
3.3 隨機振動分析(Random Vibration) 51
3.3.1 珍珠號1C隨機振動分析 52
3.3.2 珍珠號1H隨機振動分析 58
3.4 熱分析 64
3.4.1 珍珠號1C熱分析結果 67
3.4.1.1 常規模式 67
3.4.1.2 通訊模式 73
3.4.2 珍珠號1H熱分析結果 75
3.4.2.1 常規模式 75
3.4.2.2 通訊模式 80
四、結論與未來展望 82
參考文獻 83
附錄A 85

參考文獻

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[2] 洪華廷, “PEARL系列立方衛星飛行軟體開發,” 國立中央大學, 2022.
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[4] 楊瑞安, “小型電離層探測儀用於立方衛星之模組化設計,” 國立中央大學, 2022.
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[18] D. Systèmes, “Solidworks說明,” 2018.
[19] 實威國際, “SolidWorks Simulation 原廠教育訓練手冊,” 易習圖書, 2013.

指導教授

趙吉光(Chi-Kuang Chao)

審核日期

2023-7-24

推文